Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Семинар - Химические реактора с рубашками - Клушин - 2007 / Два семинара по реакторам с рубашками (корр.).ppt
Скачиваний:
217
Добавлен:
07.01.2014
Размер:
717.31 Кб
Скачать

21 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Математическая модель стационарного режима трубчатого реактора с рубашкой

0

L

x 0 , T 0

TT 0

x(L), T (L)

TT

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

22 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Математическое описание трубчатого реактора с рубашкой

1.1

 

d(vx

A

)

 

 

V R

 

gAR ;

 

1.1)

dx

A

 

V R

 

gAR

 

x

A

 

dv

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

vL

 

 

v

 

d

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1

x

A

(L) x

A

(0)

 

 

V R

gAR

 

x

A

 

dv

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vL

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

xB xB0

 

1

(xA xA0 );

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3

 

d(vx )

 

 

V R

gCR ; 1.3)

dx

 

 

V R

gCR

 

x

 

dv

 

;

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

vL

 

v

 

d

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

1.3

 

x

 

(L) x

 

(0)

 

 

 

V R

gCR

 

 

x

 

dv

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vL

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

x

D

x 0

 

 

1 [(x

A

 

x 0 ) (x

x 0

)];

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

C

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

23Построение компьютерных моделей химических реакторов

2.1gAR 2r1 2r2 ;

2.2gBR r1 r2 ;

2.3gCR 2r1 2r2 2r3 ;

2.4gDR r3 ;

3.1r1 k1xA2 xB ;

3.2r2 k2 xC2 ;

3.3r3 k3 xC2 ;

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

24Построение компьютерных моделей химических реакторов

4.1k1 A1 exp E1 RT ;

4.2k2 A2 exp E2 RT ;

4.3k3 A3 exp E3 RT ;

5dv V R (g R g R g R g R );

d L A B C D

5

v(L) v(0) f5 ;

 

 

 

 

5]

f5

V R

(gAR gBR gCR gDR )

 

L

 

 

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

25 Построение компьютерных моделей химических реакторов

6

 

d(vCpT )

 

V R

qR

 

 

FT

 

qT ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

L

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dT

 

V R

 

 

 

 

FT

 

 

 

T dv

 

 

 

6)

 

 

 

 

 

 

qR

 

 

 

 

qT

 

 

;

 

 

 

d

vLCp

 

 

 

 

 

v d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vLCp

 

 

 

 

 

 

6

T (L) T (0)

 

 

V R

 

qR

 

FT

qT

T dv

;

 

 

 

 

 

 

 

vLCp

 

vLCp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f5

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

26 Построение компьютерных моделей химических реакторов

7 qR 2( HCR1 )r1 ( HBR1 )r2 ( HDR3 )r3 ;

8 qT K T TT T

9 Cp CindpA xA CindpB xB CindpC xC CindpD xD

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

27Построение компьютерных моделей химических реакторов

10.1CindpA aA bAT cAT 2 dAT 3 ;

10.2CindpB aB bBT cBT 2 dBT 3 ;

10.3CindpC aC bCT cCT 2 dCT 3 ;

10.4CindpD aD bDT cDT 2 dDT 3 ;

11 vT0 Cp0T TT 0 vT CpT TT [FT ( qT )]ср 0

 

 

L

11] [FT ( qT )]

 

FT ( qT )d

 

0

 

 

ср

 

L

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

28 Построение компьютерных моделей химических реакторов

1.1' xA (0) xA(0) ;

1.2' xB (0) xB(0) ;

1.3' xC (0) xC(0) ; 1.4' xD (0) xD(0) ;

5' v(0) v(0) ;

6' T (0) T (0) ;

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

29 Построение компьютерных моделей химических реакторов

 

 

 

 

 

 

Информационная матрица трубчатого реактора с рубашкой

 

 

 

 

 

 

 

p

(0)

(L)

(0) (L)

(0)

(L)

(0)

(L)

gAR , gBR ,

r1, r2 ,

k1, k2 ,

 

q

R

q

T CpAIND

, CpBIND

Cp

f

 

ср

TT

n

A

A

B B

C

C

D

D

 

r3

k3

(0)v vL() (0)T TL()

 

IND

IND

5

FT ()]qT

x xxxxx x x g R , g R

 

 

 

CpC

, CpD

 

 

 

 

1.1

 

 

 

 

 

 

 

C D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диф. ур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Стех. соот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Диф. ур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Стех. соот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1.2'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1.3'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1.4'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2.1, 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2.3, 2.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1, 3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

3.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1, 4.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

4.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

Диф. ур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

5'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Диф. ур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

10.1, 10.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

10.3, 10.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Кор. ур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

 

 

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 Построение компьютерных моделей химических реакторов

Блок-схема алгоритма расчета трубчатого реактора с рубашкой

Ввод

 

 

T (0)

 

 

x(A0) , xB(0)

 

 

x(0)

, x(0)

 

 

C

 

D

 

 

v 0 , V R

 

 

v 0

 

 

 

T

 

 

T (0)

 

 

 

T

 

 

 

α

 

 

 

EA, EB

Старт

, ED

 

 

EC

AA, AB

AC , AD

H pARH pBRH pCRH pDR

a, b, c, d KT , FT

 

xA(0)

 

 

 

 

xA (0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1'

 

 

xB ( )

 

xB(0)

 

 

 

xB (0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2'

 

 

 

x(0)

 

 

 

xC (0)

 

 

xC ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3'

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xD(0)

 

 

 

 

 

xD (0)

 

 

xD ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v(0)

 

 

v(0)

 

 

v( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T (0)

 

 

 

 

 

 

 

T (0)

 

4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k2

 

 

 

 

6'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T( )

 

 

 

 

 

~

TT

РХТУ им. Д.И. Менделеева

 

 

xA ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

gAR

 

 

 

f1.1

1.1

xA (L)

 

1

2.1

 

 

 

 

 

 

xB ( )

 

3.1

r

g R

5]

f

5

x

(0)

xB (L)

3.2

2

2.2

B

 

xAA ( )

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3

r3

2.3

gCR

 

 

 

xB (0)

xC ( )

 

 

 

2.4

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gD

 

 

 

f

 

1.3

xC (L)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3

 

 

 

 

 

 

 

xA (0)

xD ( )

 

 

 

xA ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

( )

 

 

xD (L)

 

xB ( )

 

 

xCA

(0)

1.4

 

xC ( )

 

 

x

( )

 

 

 

 

xD ( )

 

 

xDC

(0)

v( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v(L)

10.1

CpAIND

 

 

Cp

f

5

 

5

10.2

CpB

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

IND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.3

CpCIND

 

 

 

 

 

 

 

T( )

 

T(L)

10.4

CpDIND

 

 

7

qR

f6

6

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ FT

( qT )]

 

qT )]

 

8 q

T

 

 

 

 

 

L

ср

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

11]

[F

TT

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

Вывод

xA ( ) xB ( ) xC ( ) xD ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gAR , gBR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gCR , gDR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r1, r2 , r3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1, k2 , k3

 

Стоп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CindpA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CindpB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CindpC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

CindpD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

11

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

T

TT